本发明涉及荧光材料领域，具体是一种稀土掺杂氟化物基双向转换发光材料及其制备方法。
背景技术：
太阳能电池是基于光伏作用的最具发展潜力的新型能源产品。提高太阳能电池的转换效率是目前亟待解决的问题，影响转换效率提高的一个重要因素是太阳光的光谱利用范围不够。目前半导体同质结单层电池的理论效率上限为31％，其主要原因是每种材料都是有限响应，响应波长的范围主要在可见光区，对紫外、红外光的利用率非常低。近年来，将一些光谱转换材料应用到太阳能电池上，主要包括上转换、量子剪裁和下转换等发光材料。利用上转换发光材料把红外光转化成易吸收的可见光，最大转化效率可以提高到47.6％。通过在太阳能电池前表面增加一层下转换材料，其转换效率可提高到38.6％。但实现上转换和下转换性能往往是通过两类材料实现的，需要在太阳能电池上涂覆两层光谱转化薄膜，工艺复杂、成本高。
因此，针对以上现状，迫切需要开发一种稀土掺杂氟化物基双向转换发光材料及其制备方法，以克服当前实际应用中的不足。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种稀土掺杂氟化物基双向转换发光材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种稀土掺杂氟化物基双向转换发光材料，其通式为(pb1-xmx)f2:r，yb，其中0≤x≤1，m＝ba，bi，la，ca；r＝er，tm，ho，nd，该发光材料呈粉体形态，其制备方法包括以下步骤：
a、原料包括pbf2和/或baf2、bif3、laf3、caf2，ybf3和/或erf3、tmf3、hof3、ndf3和naf；
b、将步骤a的原料充分研磨后在550℃～650℃温度下发生灼烧反应，获得(pb1-xmx)f2:r，yb荧光粉体；
c、将所述(pb1-xmx)f2:r，yb荧光粉体在室温下采用紫外可见荧光分光光度耦合808nm、980nm、1064nm及1550nm激光器测试样品的发射光谱。
作为本发明进一步的方案：在步骤a中，naf为助熔剂和电荷补偿剂；(pb1-xmx)f2:rf3:ybf3＝78％～87％:1％～2％:12％～20％，其中0≤x≤1，m＝ba，bi，la，ca；r＝er，tm，ho，nd。
作为本发明进一步的方案：在步骤a中，naf的摩尔分数为10％～20％。
作为本发明进一步的方案：在步骤b中，原料在研钵中充分研磨10min。
作为本发明进一步的方案：在步骤b中，灼烧反应在马弗炉中进行，升温速率5℃/min，烧结时间1.5小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该荧光材料制备方法简单，发光性能良好，在378nm紫外光以及808nm、980nm、1064nm、1550nm的红外光激发下，均可发出可见光，可有效地提高太阳能电池的光利用率和转换效率。
附图说明
图1为本发明的制备流程示意图。
图2为378nm激发下样品的下转换荧光光谱图。
图3为808nm激发下样品的上转换荧光光谱图。
图4为980nm激发下样品的上转换荧光光谱图。
图5为1064nm激发下样品的上转换荧光光谱图。
图6为1550nm激发下样品的上转换荧光光谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～6，本发明实施例中，一种稀土掺杂氟化物基双向转换发光材料，其通式为(pb1-xmx)f2:r，yb，其中0≤x≤1，m＝ba，bi，la，ca；r＝er，tm，ho，nd，所述稀土掺杂氟化物基双向转换发光材料呈粉体形态，其制备方法包括以下步骤：
a、原料包括pbf2和/或baf2、bif3、laf3、caf2，ybf3和/或erf3、tmf3、hof3、ndf3和naf；
b、将步骤a的原料充分研磨后在550℃～650℃温度下发生灼烧反应，获得(pb1-xmx)f2:r，yb荧光粉体；
c、将所述(pb1-xmx)f2:r，yb荧光粉体在室温下采用紫外可见荧光分光光度耦合808nm、980nm、1064nm及1550nm激光器测试样品的发射光谱。
本发明之方法制得的稀土掺杂氟化物基双向转换发光材料，制备方法简单，稀土离子进入基质晶格结构，占据pb2+离子的晶格位置，制备样品为纯相，荧光粉体发光性能好，在紫外光和不同波段红外光激发下的下/上转换发光强度高，如在378nm紫外光和980nm红外光激励下发射光谱550nm峰值强度均高达1000a.u.，如下图2和图4所示。
实施例1
a、原料包括pbf2和/或baf2、bif3、laf3、caf2，ybf3和/或erf3、tmf3、hof3、ndf3和naf，其中naf为助熔剂和电荷补偿剂；(pb1-xmx)f2:rf3:ybf3＝78％～87％:1％～2％:12％～20％，其中0≤x≤1，m＝ba，bi，la，ca；r＝er，tm，ho，nd，naf的摩尔分数为10％～20％；
b、将所述氟化物原料充分研磨后在马弗炉中进行烧结反应，升温速率5℃/min，烧结温度550℃～650℃，烧结时间1.5小时，获得相应的荧光粉体；
c、将所述荧光粉体在室温下采用紫外可见荧光分光光度耦合808nm、980nm、1064nm及1550nm激光器测试样品的发射光谱。
实施例2
a、原料包括分析纯pbf2、ybf3、erf3，所述三种原料摩尔比为80:18:2，助熔剂naf的摩尔分数为16％；
b、将所述原料pbf2、ybf3、erf3，naf在研钵中充分研磨10min，再将所述原料粉体在马弗炉中升温1.5h，烧结温度650℃，烧结时间1.5h，获得pbf2:2％er，18％yb荧光粉体；
c、将所述pbf2:2％er，18％yb荧光粉体在室温下采用紫外可见荧光分光光度耦合808nm、980nm、1064nm及1550nm激光器测试样品的发射光谱。
所述pbf2:2％er，18％yb双向转换荧光粉体在808nm、980nm、1064nm、1550nm的红外光激励下的上转换发射光谱发射峰均位于540～550nm绿光带和650～660nm红光带，而在紫外光激励下的下转换光谱的发射峰分别位于409nm蓝光带，540～550nm绿光带和650～660nm红光带。
本发明的目的在于获得一种稀土发光材料，其在紫外光和不同波段红外光激发下可转换为能被太阳能电池充分利用的可见光的，从而能有效的拓宽太阳能电池的吸收光范围，提高太阳能电池的光利用率和转换效率。
该荧光材料制备方法简单，发光性能良好，在378nm紫外光以及808nm、980nm、1064nm、1550nm的红外光激发下，均可发出可见光，可有效地提高电池的光利用率和转换效率。
本技术研制的双向转换发光材料，上转换和下转换性能同时实现，将紫外、红外光转换成原太阳能电池利用率较高的红光和绿光区，以提高太阳光谱的利用范围，进一步提高太阳能电池的转换效率，同时减少太阳能电池中红外光的子带损失和紫外光的热损失。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。